FR2902152A1 - Systeme de pulverisation du carburant pour les basses temperatures d'un moteur - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un système de pulvérisation du carburant dans un moteur à combustion interne comprenant :- un élément (2) de perturbation, disposé dans un conduit (5) d'admission, positionné dans une position active ou passive, par un actionneur (1) commandé par l'unité (UC) de contrôle,- un conduit (4) de réinjection des gaz d'échappement, relié au conduit d'admission, comportant au moins une vanne (14) de commande et débouchant dans le conduit d'admission en face de l'élément de perturbation,- des moyens (T, t1, M1) de détecter, par l'unité (UC) de contrôle, qu'une température mesurée du moteur est inférieure à une température basse déterminée pour commander l'ouverture de la vanne de commande et le positionnement de l'élément (2) de perturbation dans sa position active.

Description

Système de pulvérisation du carburant pour les basses températures d'un
moteur L'invention concerne le domaine de la formation d'un mélange carburé pour les moteurs à combustion interne. L'invention concerne notamment un système pour améliorer l'homogénéité du mélange carburé durant la phase de réchauffement du moteur. Dans les moteurs à combustion interne, le respect de normes antipollution passe par une maîtrise de la combustion. Au démarrage, le moteur encore froid fonctionne moins régulièrement et émet plus de composants polluants comme du monoxyde de carbone ou du carburant non brûlé. De plus lors d'un fonctionnement du moteur à froid, l'usure du moteur est accentuée car une partie du carburant non brûlé lave l'huile sur les parois du cylindre accentuant l'usure due au frottement et une partie de ce carburant pénètre dans le réservoir d'huile altérant alors la qualité de l'huile.
L'amélioration de la pulvérisation du carburant dans un mélange gazeux pour former le mélange carburé permet d'améliorer la combustion du moteur. La combustion est contrôlée par exemple par la stabilité du moteur qui correspond aux combustions non ratées du moteur, une stabilité opérationnelle minimum du moteur étant déterminée par le constructeur. Par exemple, pour améliorer le réchauffement du moteur en augmentant l'énergie calorifique dégagée à l'échappement, plus le moteur aura une bonne stabilité et plus un allumage tardif, en sous avance, sera toléré par le moteur. La création d'une perturbation aérodynamique dans la chambre de combustion a une influence sur la stabilité du moteur. La création d'un tourbillon d'air d'axe voisin de celui du cylindre, dit mouvement de swirl, ou d'un tourbillon d'air d'axe perpendiculaire à l'axe du cylindre, dit mouvement de Tumble a pour effet d'augmenter la vitesse de combustion. L'augmentation de la vitesse de combustion améliore la combustion, qui est plus rapide et plus complète, et donc améliore la stabilité du moteur.
Le brevet JP 6-213081 décrit un système dans un moteur à combustion interne comprenant une valve de perturbation du flux d'admission créant une perturbation aérodynamique dans la chambre de combustion sous la forme d'un tourbillon d'axe perpendiculaire à l'axe de la chambre de combustion, dit de tumble. Ce système comprend de plus un conduit de réinjection des gaz d'échappement débouchant dans un conduit d'admission. La réinjection des gaz d'échappement par ce conduit est réalisée d'une part pour accentuer la perturbation créée par la valve et d'autre part pour augmenter la proportion de gaz d'échappement du mélange carburé dans la chambre de combustion afin de baisser la température de combustion. Cependant ce document n'enseigne pas la création d'une perturbation aérodynamique ou la réinjection des gaz d'échappement, durant une phase de réchauffement du moteur. Un problème durant une phase de réchauffement d'un moteur à combustion interne est notamment que le carburant, injecté dans un milieu à faible température, est moins volatile, ce qui entraîne une dégradation de l'homogénéité du mélange carburé. Un mélange carburé moins homogène entraîne donc une dégradation de la combustion. De plus la création d'une perturbation aérodynamique, selon l'art antérieur, ralentit le flux d'alimentation en gaz et dégrade encore l'homogénéité du mélange carburé. La présente invention a pour objet de pallier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur en créant un système de pulvérisation du carburant permettant, lors d'une phase de réchauffement du moteur, d'améliorer l'homogénéité du mélange carburé et de générer une perturbation aérodynamique pour augmenter la stabilité du moteur. Cet objectif est atteint grâce à un système de pulvérisation du carburant dans un moteur à combustion interne comprenant au moins une chambre de combustion communiquant avec au moins un conduit d'admission et au moins un conduit d'échappement, un injecteur pulvérisant du carburant dans le conduit d'admission pour former un mélange carburé, une unité de contrôle, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - un élément de perturbation disposé dans le conduit d'admission positionné dans au moins une position active ou une position passive, par un actionneur recevant un signal de commande de positionnement de l'unité de contrôle par des premiers moyens de communication, - un conduit de réinjection des gaz d'échappement provenant au moins du conduit d'échappement, relié au conduit d'admission, comportant au moins une vanne de commande et débouchant dans le conduit d'admission en face de l'élément de perturbation, - la vanne de commande recevant un signal de commande d'ouverture ou de fermeture du conduit de réinjection des gaz d'échappement, de l'unité de contrôle, par des deuxièmes moyens de communication, - des moyens de détecter, par l'unité de contrôle, qu'une température mesurée du moteur est inférieure à une température basse déterminée pour envoyer les signaux pour commander l'ouverture de la vanne de commande et le positionnement de l'élément de perturbation dans sa position active. Selon une autre particularité, l'injecteur est disposé de façon à projeter au moins une partie du carburant dans la direction de l'élément de perturbation dans sa position active. Selon une autre particularité, les moyens de détecter que la température mesurée du moteur est inférieure à la température basse déterminée comprennent un capteur de température en contact avec une culasse du moteur. Selon une autre particularité, le conduit de réinjection des gaz d'échappement est alimenté par un premier conduit d'alimentation en gaz d'échappement non refroidis et/ou par un deuxième conduit d'alimentation en gaz d'échappement refroidis comportant chacun une vanne d'ouverture ou de fermeture, commandée par l'unité de contrôle, pour régler la température des gaz contrôlée par un capteur disposé dans le conduit de réinjection des gaz d'échappement.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux figures référencées ci-dessous : - la figure 1 représente un exemple de système de pulvérisation du carburant selon l'invention dont l'élément de perturbation du flux est dans une position active ; - la figure 2 représente un exemple de système de pulvérisation du carburant selon l'invention dont l'élément de perturbation du flux est dans une position passive ; - la figure 3 représente un exemple de système de pulvérisation du carburant selon l'invention associé à un dispositif de réinjection des gaz d'échappement de type EGR. L'invention va à présent être décrite en référence aux figures précédemment citées. Une unité de contrôle (UC) comprenant des moyens de traitement associés à des moyens de mémorisation, commande l'injection de carburant (11) dans le conduit (5) d'admission de façon synchronisée par rapport aux soupapes (7, 8) d'accès et de sortie de la chambre (10) de combustion située au-dessus du piston (9). L'unité de contrôle (UC) envoie, à un injecteur (7), par une liaison électrique, un signal de commande (C3) d'injection ou de non injection du carburant (11) dans le conduit (5) d'admission. L'unité (UC) de contrôle, en liaison avec un actionneur (1), envoie à l'actionneur (1), un signal (Cl) de commande d'activation ou de non activation d'une perturbation aérodynamique. L'actionneur (1) lié mécaniquement à un élément (2) de perturbation aérodynamique, recevant une commande d'activation ou respectivement de désactivation de la perturbation aérodynamique, pivote de façon à placer l'élément (2) de perturbation aérodynamique en travers du conduit (5) d'admission ou respectivement tangent à celui-ci. L'élément (2) de perturbation aérodynamique est par exemple une plaque ou une aiguille liée à l'actionneur (1), l'actionneur étant en liaison rotation par rapport à une culasse (12) du moteur, formant la chambre avec un bloc (13) moteur dans lequel coulisse le piston (9).
Un conduit (4) d'injection de gaz d'échappement chauds relie le conduit (5) d'admission avec un circuit d'échappement, par exemple au niveau d'un collecteur (61) d'échappement alimenté, en partie, par le conduit (6) d'échappement communicant avec la chambre (10) de combustion.
L'unité (UC) de contrôle, en liaison électrique, avec la vanne (14) de commande, envoie à la vanne (14) , un signal de commande (C14) d'ouverture ou de fermeture du conduit (40) de réinjection des gaz d'échappement chauds. L'unité (UC) de contrôle est associée à des moyens de mesure de la température du moteur qui comprennent, par exemple, un capteur (T) de température disposé contre la culasse (12) et lié électriquement à l'unité de contrôle (UC). Le capteur (T) de température produit par exemple un signal (t1) électrique représentatif de la température du moteur, transmis à l'unité de contrôle.
Le signal (ti) représentatif de la température du moteur est par exemple comparé, par l'unité (UC) de contrôle, avec une information codée (Ml) résidante en mémoire et représentative d'un seuil bas déterminé de température. Si la température mesurée est inférieure au seuil bas déterminé de température, l'unité (UC) de contrôle exécute, par exemple, un sous programme (SPI), résidant en mémoire, d'activation de l'aide à la pulvérisation. Lorsque l'aide à la pulvérisation est active, l'unité (UC) de contrôle envoie d'une part un signal de commande (C14) d'ouverture de la vanne (14) de commande et d'autre part un signal de commande (Cl) d'activation de la perturbation aérodynamique à l'actionneur (1). L'actionneur (1) commandé selon un mode d'activation de la perturbation aérodynamique pivote par rapport à la culasse (12) de façon à placer l'élément (2) perturbateur en travers du conduit (5) d'alimentation comme représenté à la figure 1. Le conduit (4) d'alimentation en gaz d'échappement chauds est disposé de façon à ce que le flux de gaz d'échappement chauds soit dirigé contre l'élément (2) de perturbation du flux. Le conduit (4) d'alimentation en gaz d'échappement chauds se termine par exemple par une portion (4a) rectiligne débouchant dans le conduit (5) d'admission, dont le prolongement rencontre l'élément (2) de perturbation. L'ouverture du conduit (4) d'alimentation en gaz d'échappement chauds est disposée, par exemple, en face de l'élément (2) de perturbation aérodynamique. Ainsi les gaz d'échappement chauds sont projetés contre l'élément (2) de perturbation aérodynamique et réchauffent ce dernier. L'élément (2) de perturbation réchauffé par le flux de gaz d'échappement chauds, transmet une partie de sa chaleur au flux de mélange carburé venant contre celui-ci. Le flux de mélange carburé recevant de l'énergie calorique, la température des particules de carburant contenues dans le mélange carburé est augmentée. Ces particules de carburant sont donc plus volatiles, ce qui améliore l'homogénéité du mélange carburé. L'élément (2) de perturbation du flux crée dans la chambre de combustion une perturbation aérodynamique. De manière non limitative, la perturbation aérodynamique est réalisée sous la forme d'un tourbillon d'axe voisin de celui du cylindre, dit de swirl, ou d'axe perpendiculaire à l'axe du cylindre, dit de tumble. La perturbation aérodynamique à l'intérieur de la chambre de combustion améliore ainsi la stabilité du moteur. De manière non limitative, l'injecteur (3) de carburant est orienté vers l'élément (2) de perturbation lorsque celui-ci est dans sa position de perturbation du flux, en travers du conduit (5) d'admission. Lorsque l'unité (UC) de contrôle commande une activation de l'aide à la pulvérisation, l'élément de perturbation étant alors en travers du conduit (5) d'alimentation et chauffé par des gaz d'échappement chauds, le carburant est injecté dans le flux des gaz d'admission en direction de l'élément de perturbation chauffé. Ainsi une partie des gouttelettes de carburant est projetée contre cet élément (2). Le carburant se volatilise alors au contact de l'élément (2) de perturbation chauffé, ce qui améliore encore l'homogénéité de mélange carburé.
Lorsque le capteur (T) de température produit un signal (t1) représentatif d'une température supérieure au seuil bas de température, l'unité (UC) de contrôle exécute une commande de désactivation de l'aide à la pulvérisation. L'exécution de cette commande de désactivation comprend, par exemple, l'envoi d'un signal de fermeture de la vanne (14) de commande d'injection des gaz d'échappement chauds. L'injection de gaz d'échappement chauds est ainsi désactivée pour les températures du moteur supérieures au seuil bas déterminé de température. D'autre part, de manière non limitative, l'unité de (UC) contrôle commande une désactivation de la perturbation aérodynamique, pour les températures du moteur supérieures au seuil bas déterminé de température. L'actionneur (1) est alors commandé de façon à placer l'élément (2) de perturbation dans une position tangente au conduit (5) d'admission, comme représenté à la figure 2. Dans un mode de fonctionnement, pour les températures du moteur supérieures au seuil bas déterminé de température, pour au moins un régime moteur déterminé, l'unité de contrôle commande une activation de la perturbation aérodynamique. L'actionneur est alors commandé de façon à placer l'élément (2) de perturbation dans une position en travers du conduit (5) d'admission comme représenté à la figure 1. Selon un mode de réalisation, représenté à la figure 3, de manière non limitative, le système selon l'invention, est associé à un système de réinjection des gaz d'échappement refroidis, dit EGR. Un conduit EGR (40) relie le circuit d'échappement, par exemple, au niveau du collecteur (61) d'échappement, avec un refroidisseur (Regr) des gaz d'échappement. L'unité de contrôle (UC) en liaison avec une vanne EGR (Vegr), envoie à cette vanne (Vegr), un signal de commande (Cegr) d'ouverture ou de fermeture du conduit (40) de réinjection des gaz d'échappement refroidis. Les gaz d'échappement refroidis sont injectés ou respectivement non injectés dans le circuit d'admission, si la vanne EGR (Vegr) est dans une position ouverte ou respectivement fermée. De manière non limitative, le conduit (40) EGR débouche dans un répartiteur (51) d'admission en amont du conduit d'admission, comme représenté à la figure 4, ou débouche directement dans le conduit (5) d'admission (3).
Le conduit (40) EGR est par exemple relié au conduit (4) de réinjection des gaz d'échappement chauds par un premier conduit (41) de liaison, en amont du refroidisseur (Regr), et par un deuxième conduit (42) de liaison, en aval du refroidisseur (Regr). Les conduits de liaison comprennent chacun une vanne (V41 et respectivement V42) de commande d'ouverture ou de fermeture du conduit (41 et respectivement 42) de liaison. Chaque vanne (V41 et respectivement V42) reçoit, par une liaison avec l'unité (UC) de contrôle, un signal de commande (C41 et respectivement C42) d'ouverture ou de fermeture du conduit de liaison. L'unité de contrôle (UC) envoie par exemple un signal de commande (C41) d'ouverture du conduit connecté en amont du refroidisseur associée à un signal de commande (C42) de fermeture du conduit connecté en aval du refroidisseur, pour alimenter uniquement en gaz chauds, le conduit (4) de réinjection des gaz d'échappement chauds destinés à réchauffer l'élément (2) de perturbation.
Selon un autre mode de fonctionnement, les gaz d'échappement injectés par le conduit (4) de réinjection des gaz chauds, destinés à chauffer l'élément (2) de perturbation sont refroidis en partie par le refroidisseur (Regr). L'unité (UC) de contrôle envoie à la vanne (V42) dans le conduit (42) de liaison en aval du refroidisseur (Regr), un signal de commande (C42) d'ouverture de ce conduit (42) pour alimenter, en partie, en gaz d'échappement refroidis, le conduit (4) de réinjection des gaz d'échappement destinés à réchauffer l'élément (2) de perturbation. De manière non limitative, la vanne (V41) dans le conduit (41) en amont du refroidisseur (Regr), reçoit un signal de commande (C41) d'ouverture partielle, émise par l'unité (UC) de contrôle. L'ouverture partielle de cette vanne (V41) permet d'alimenter, en partie, en gaz d'échappement chauds non refroidis, le conduit de réinjection (4). Ainsi les signaux de commande (C41, C42), envoyés par l'unité de contrôle (UC) aux deux vannes (V41, V42) permettent de régler la température du mélange de réchauffement réinjecté. Cette température est par exemple contrôlée par un capteur de température (CT4) disposé dans le conduit (4) de réinjection (4) des gaz d'échappement chauds, relié à l'unité de contrôle (UC) et produisant un signal (t4) représentatif de la température dans la conduit (4) de réinjection des gaz d'échappement destinés à réchauffer l'élément (2) de perturbation. Ce capteur (CT4) de température produit par exemple un signal (t4) représentatif de la température des gaz d'échappement de réchauffement, comparé, par les moyens de traitement, à une plage de température mémorisée (M2). La température mesurée est, par exemple, supérieure aux températures de la plage mémorisée (M2), le moteur ayant toujours une température inférieure au seuil bas de température. L'unité de contrôle (UC) commande (C41, C42) alors, de manière non limitative, une ouverture partielle de la vanne (V41) dans le conduit (41) en amont du refroidisseur (Regr) et une ouverture partielle ou complète de la vanne (V42) dans le conduit (42) en aval du refroidisseur (Regr). Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.

Claims (4)

REVENDICATIONS
1. Système de pulvérisation du carburant dans un moteur à combustion interne comprenant au moins une chambre (10) de combustion communiquant avec au moins un conduit (5) d'admission et au moins un conduit (6) d'échappement, un injecteur (3) pulvérisant du carburant (11) dans le conduit (5) d'admission pour former un mélange carburé, une unité (UC) de contrôle, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - un élément (2) de perturbation disposé dans le conduit (5) d'admission positionné dans au moins une position active ou une position passive, par un actionneur (1) recevant un signal de commande (Cl) de positionnement de l'unité (UC) de contrôle par des premiers moyens de communication, - un conduit (4) de réinjection des gaz d'échappement provenant au moins du conduit (6) d'échappement, relié au conduit (5) d'admission, comportant au moins une vanne (14) de commande et débouchant dans le conduit (5) d'admission en face de l'élément (2) de perturbation, - la vanne (14) de commande recevant un signal de commande (C14) d'ouverture ou de fermeture du conduit (4) de réinjection des gaz d'échappement, de l'unité (UC) de contrôle, par des deuxièmes moyens de communication, - des moyens (T, t1, Ml) de détecter, par l'unité (UC) de contrôle, qu'une température mesurée du moteur est inférieure à une température basse déterminée pour envoyer les signaux pour commander l'ouverture de la vanne (14) de commande et le positionnement de l'élément (2) de perturbation dans sa position active.
2. Système de pulvérisation du carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur (3) est disposé de façon à projeter au moins une partie du carburant (11) dans la direction de l'élément (2) de perturbation dans sa position active.
3. Système de pulvérisation du carburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de détecter que la température mesurée du moteur est inférieure à la température basse déterminée comprennent un capteur (T) de température en contact avec une culasse (12) du moteur.
4. Système de pulvérisation du carburant selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conduit (4) de réinjection des gaz d'échappement est alimenté par un premier conduit (41) d'alimentation en gaz d'échappement non refroidis et/ou par un deuxième conduit (42) d'alimentation en gaz d'échappement refroidis comportant chacun une vanne (V41, V42) d'ouverture ou de fermeture, commandée par l'unité (UC) de contrôle, pour régler la température des gaz contrôlée par un capteur (CT4) disposé dans le conduit (4) de réinjection des gaz d'échappement.
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